Nastavení otáček asynchronního motoru 220V – jak změnit otáčky asynchronního motoru

Naprostá většina dřevoobráběcích a kovoobráběcích strojů, čerpadel, dopravních pásů, kladkostrojů, mostových jeřábů a dalších zdvihacích a výrobních zařízení je poháněna střídavými elektromotory.

Pro bezproblémový chod každého mechanismu je nutný správně zvolený hnací výkon a optimální rychlost otáčení hřídele motoru.

Synchronní a asynchronní otáčky motoru

Třífázové napětí přiváděné do vinutí statoru v něm generuje pohybující se magnetické pole, rotující konstantní rychlostí. Tato hodnota se nazývá „synchronní rychlost otáčení“, protože závisí na frekvenci napájecího napětí a také na počtu pólových párů. Vypočítá se pomocí vzorce:

Nс=f*60/p, kde:
Nc je počet otáček magnetického pole statoru za minutu (rpm)
f – frekvence proudu v napájecí síti (Hz)
60 je počet sekund za minutu
p- počet pólových párů elektromotoru

V napájecích sítích s proudovou frekvencí 50 Hz nesmí maximální rychlost synchronního otáčení magnetického pole statoru u asynchronních motorů překročit 3000 ot/min. Takové vlastnosti jsou vlastní elektromotorům s jedním párem pólů, to znamená těm, ve kterých má každé ze tří vinutí pouze jeden pár pólů: „N“ – sever a „S“ – jih. Například AIMUR 90 L2 IM1081; AIR 112 M2 IM2001; 5AI 71 B2 IM3001 a další.

To je způsobeno skutečností, že jedna celá otáčka magnetického toku statoru v každém z vinutí je dokončena během jedné periody změny směru pohybu proudu, tj. za 1/50 s. To znamená, že dosáhneme stejných 3000 otáček za minutu. S přibývajícími póly se synchronní otáčky snižují. Synchronní frekvence motorů 5AI 80 A4 IM1081 a 1MA6183-4BC je tedy 1500 ot./min a motorů 5AI 355 L10 nebo AIR 250 S10 IM2001 pouze 600 ot./min.

Skutečné (asynchronní) otáčky hřídele motoru jsou vždy menší než jeho synchronní hodnota. To se vysvětluje nejen ztrátami v důsledku odporu vzduchu a tření v ložiskách, ale samotným principem činnosti asynchronních elektrických strojů.

Rozdíl mezi těmito hodnotami se nazývá skluz, vyjádřený v procentech a vypočtený podle vzorce:

s=((Nс-Nф)/Nc)*100), kde
s — skluz
Nс – synchronní rychlost otáčení magnetického toku statoru
Nf – aktuální (asynchronní) frekvence

Proč potřebujete znát rychlost otáčení hřídele elektromotoru?

V procesu výběru pohonu byste měli zajistit nejen to, že vybraný model odpovídá specifikům použití a provozním podmínkám, ale také to, že rychlost otáčení asynchronního motoru odpovídá výkonu potřebnému pro normální provoz mechanismu.

Pro zdvihací mechanismy (nosníkové jeřáby, kladkostroje, navijáky, různé typy jeřábů) tak není potřeba vysokých otáček rotoru motoru. Taková zařízení používají modely se synchronními rychlostmi od 600 do 1000 ot./min.

Provozní vlastnosti ventilačních systémů přitom vyžadují vyšší otáčky rotoru asynchronního motoru. K jejich kompletaci se proto používají rychloběžné elektrické stroje.

V závislosti na požadované tlakové charakteristice a požadovaném objemovém průtoku je čerpací zařízení vybaveno motory se synchronními otáčkami 1500 nebo 3000 ot./min.

Jak určit otáčky motoru

Tento parametr musí být uveden na typovém štítku elektrického stroje, jeho výkon, účinnost, schéma zapojení vinutí, spotřebovaný proud, účiník (cos φ). Jsou však situace, kdy informační štítek chybí nebo jeho stav neumožňuje přečíst požadovaná data.

Ideální možností pro určení asynchronní rychlosti je měření pomocí mechanického nebo laserového otáčkoměru. Taková zařízení se však zřídka vyskytují i ​​v podnicích. Je možné určit, jaké otáčky motoru jsou otáčky za minutu bez drahého vybavení. K tomu si stačí zapamatovat, co je to synchronní rychlost a na čem závisí.

Chcete-li najít požadovaný parametr, musíte zjistit, kolik pólů je v motoru. To lze provést pomocí jednoduchého analogového miliampérmetru v režimu měření proudu. S motorem bez napětí a odpojeným od hnaného mechanismu sejměte kryt svorkovnice. Najdeme začátek a konec jednoho ze statorů vinutí a připojíme k nim sondy zařízení.

Na hřídeli uděláme značku a začneme ji otáčet v libovolném směru, pozorujeme miliampérmetrovou jehlu a počítáme počet jejích odchylek od výchozí polohy. Výsledná hodnota bude udávat, kolik pólů je v testovaném motoru. Dále vypočteme synchronní frekvenci Nc pomocí výše uvedeného vzorce.

Ovládání otáček motoru

Někdy je nutné změnit rychlost otáčení hřídele elektrického stroje. To může být nutné, pokud motor startuje pod zatížením nebo je během provozu nutné krátce zvýšit otáčky. Za nejoptimálnější možnost lze považovat zařazení elektromotoru s frekvenčním měničem do napájecí sítě.

Jednodušším řešením je instalace dvou nebo třírychlostních modelů a nastavení rychlosti otáčení připojením různých skupin vinutí. Tato metoda má ale dvě nevýhody. Změna rychlosti neprobíhá plynule, ale v krocích a nelze ji provést bez zastavení elektromotoru.

Pokud si nemůžete elektromotor vybrat sami nebo pochybujete o správnosti již provedené volby, můžete se obrátit na technické specialisty společnosti Kabel.RF ® . Po objasnění provozních podmínek a účelu motoru vyberou optimální značku a velikost.

Pro zadání objednávky zavolejte manažerům společnosti Kabel.RF ® na tel. +7 (495) 646-08-58 nebo zašlete žádost na [email protected] s uvedením požadovaného modelu elektromotoru, účelu a provozních podmínek. Manažer vám pomůže vybrat správnou značku s ohledem na vaše přání a potřeby

Chcete ušetřit čas?

Svěřte výběr produktů profesionálům

Specialisté Kabel.RF® vědí o tomto produktu vše a kompetentně vám poradí s výběrem s ohledem na technické požadavky a pomohou zajistit včasnou dodávku

Odeslat poptávku na výběr produktu

Pošlete žádost emailem

Odpovězte do 15 minut

Asynchronní elektromotory jsou nejběžnějšími elektrickými stroji používanými v pohonech průmyslových a domácích zařízení. Jejich hlavní výhody: relativně nízká hmotnost při vysokém výkonu, jednoduchý design, nízká cena.

Zvažme způsoby regulace rychlosti rotoru asynchronních motorů. Otáčky hřídele lze teoreticky nastavit několika způsoby:

V praxi se nejčastěji používají 2 metody:

• Změna počtu pólů statoru.
• Regulace napětí na vinutí statoru nebo rotoru.
• Změna frekvence napájecího napětí.

Mechanické převodovky se používají také k regulaci otáček asynchronních elektrických strojů. Zvažme konstrukci asynchronního elektromotoru a výhody a nevýhody každého způsobu změny rychlosti otáčení.

Zařízení asynchronního motoru

Existují 2 hlavní typy asynchronních elektrických strojů s fázovými rotory a rotory nakrátko. Konstrukce druhého je znázorněna na obrázku:

Motor se skládá z rotujícího rotoru, stacionárního statoru, skříně a rámu. Stator obsahuje třífázové vinutí s úhlovou vzdáleností 120°, zapojené do hvězdy nebo trojúhelníku.

Konstrukce rotoru je tzv. klec na veverku a skládá se z tyčí zahnutých mezi 2 kroužky.

Při přivedení napětí na vinutí statoru se objeví magnetické pole, které indukuje proud v rotující části, při interakci polí se rotor začne otáčet ve stejném směru jako magnetické pole statoru. Frekvence otáčení pohyblivé části poněkud zaostává za rychlostí otáčení pole; tento rozdíl se nazývá skluz.

Elektrické stroje s vinutým rotorem se liší provedením rotační části. Obsahuje třífázové vinutí, zapojené do hvězdy a připojené k regulačnímu reostatu. Proud v něm lze tedy upravit změnou rychlosti otáčení a točivého momentu.

Konstrukce motorů s vinutým rotorem je složitější, mezi výhody takových elektrických strojů patří zlepšené startovací vlastnosti.

Způsoby regulace rychlosti otáčení změnou počtu pólových párů a napětí na vinutích

Frekvence otáčení hřídele asynchronních motorů je určena ze vzorce: n = 60f / p, kde f je frekvence síťového napětí Hz, p je počet pólových párů statoru. Přivedením napětí na různé části vinutí lze tedy změnit počet připojených pólových párů a upravit rychlost motoru. Nevýhody této metody zahrnují složitost návrhu. Rychlost lze navíc upravovat pouze v krocích o číslo, které je násobkem počtu párů pólů.

Další metodou změny otáček motoru je úprava napájecího napětí. Je nevhodný pro asynchronní motory s rotorem nakrátko, protože snížením napětí na vinutí statoru výrazně snižuje tuhost mechanických charakteristik.

Oblastí použití této metody jsou pohony s asynchronními motory s vinutým rotorem. Pro regulaci napětí je do obvodu ráfku rotační části zaveden reostat. Tak je možné plynule měnit rychlost otáčení hřídele až do synchronní rychlosti 3000 ot./min.

Mezi nevýhody patří značná ztráta napětí na odporovém prvku a nedostatečná účinnost při nízké zátěži.

Zhoršují se také mechanické vlastnosti.

Frekvenční řízení otáček asynchronních motorů

Rychlost otáčení asynchronních motorů lze také řídit změnou frekvence napájecího napětí. S příchodem rychle spínaných tranzistorů a tyristorů bylo možné použít elektronické invertory pro změnu frekvence napětí dodávaného do statoru.

Tato metoda nemá všechny nevýhody regulace napětí a má následující výhody:

• Udržuje pevný výkon při jakékoli rychlosti bez ohledu na zatížení.
• Hladká, plynulá změna rychlosti otáčení.
• Nastavitelné nahoru a dolů ze synchronní rychlosti.
• Malé rozměry a hmotnost.

Frekvenční měniče nevyžadují změny v konstrukci elektromotorů. Lze je použít pro všechny typy střídavých elektrických strojů s vinutými rotory nebo rotory nakrátko.

Existuje několik typů měničů a způsobů řízení frekvence. Podívejme se na nejběžnější typy a metody.

Veda frekvenční měniče – pokročilý produkt, který plně odpovídá požadavkům trhu a poskytuje vysokou spolehlivost, efektivitu a flexibilitu v provozu.

Typy frekvenčních měničů

Jedním z úplně prvních schémat frekvenčních měničů byla zařízení s přímým připojením k síti. Střídače tohoto typu mají galvanické připojení k elektrické síti a bývají postaveny na bázi rychlo spínaných tyristorů. Polovodičové prvky jsou obsaženy v můstkových, křížových, nulových a antiparalelních obvodech.

Zařízení s přímou spojkou zajišťují stabilní provoz při nízkých otáčkách motoru a mají vysokou účinnost. Měniče mohou také zajistit návrat elektřiny do sítě v režimu brzdění motorem. V případě potřeby lze výkon zařízení zvýšit připojením dalších jednotek. Mezi nevýhody zařízení patří: nesinusový průběh napětí, možnost regulace rychlosti pouze směrem dolů a relativní složitost řídicího obvodu.

Nejběžnější frekvenční měniče v nízkonapěťových pohonech jsou založeny na obvodu s dvojitou konverzí s jasně definovaným stejnosměrným meziobvodem.

Výkonová část obvodu se skládá z:

• Z diodového třífázového usměrňovače. Jednotka zajišťuje konverzi střídavého proudu na stejnosměrný proud.
• Ze stejnosměrného spoje. Kapacitní prvek filtruje stejnosměrnou složku a vyhlazuje zvlnění, ke kterému dochází během provozu měniče.
• Ze střídače. Funkční blok využívající rychle spínané tranzistory převádí stejnosměrné napětí na střídavé. Frekvence je nastavena algoritmem otevírání/zavírání polovodičových prvků a je určena pulsně šířkovým modulátorem.

Obvody s dvojitou konverzí poskytují čistý sinusový výstup, umožňují řízení rychlosti nad a pod synchronní frekvencí a poskytují tuhost v celém rozsahu. Mezi nevýhody patří určitá ztráta výkonu v důsledku dvojité konverze elektřiny, složitost návrhu a relativně vysoká cena.

Závěr

Nejúčinnějším způsobem je řízení rychlosti otáčení hřídele frekvencí napájecího napětí statoru. Frekvenční měniče:

• Snižte startovací proudy.
• Výrazně snížit spotřebu energie.
• Umožňuje upravit točivý moment při dynamickém zatížení.
• Rychlost otáčení hřídele je plynule řízena v širokém rozsahu.

Zařízení také poskytují ochranu proti fázové nesymetrii, přetížení, zkratu a napěťovým rázům. Moderní invertory také umožňují implementovat jakýkoli zákon o automatickém řízení, provádět dálkové ovládání, vést protokol událostí a mnoho dalšího.